万有引力理论的成就.ppt

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1、复习：1、万有引力定律的内容是什么？2、该定律的适用条件是什么？3、比例系数G是怎样测量的？关于万有引力的说明：（1）普遍性：它是自然界中物质之间的基本的相互作用之一，存在于任何客观存在的两部分有质量之间。（2）相互性：两个物体相互作用的引力是一对作用力与反作用力。（3）宏观性：通常情况下，它非常小。只有在质量巨大的天体间，它的存在才有宏观物理意义。4万有引力理论的成就一、天体质量的计算探究一：地球的质量到底有多大？这个问题困扰了科学家许多年。已知地球表面的重力加速度是g=9.8m/s2，地球的半径是6400km，万有引力常量是G=6.67×10-11N

2、m2/kg2。你能否根据这些数据计算地球的质量吗？。方法：若不考虑地球自转的影响，地面上质量为m的物体所受的重力mg等于地球对物体的万有引力，即：GM=gR2黄金代换式方法1、选定一颗绕地球转动的卫星(例如月球），测定卫星的轨道半径和周期。方法2、若已知卫星绕地球做匀速圆周运动的的半径r和运行的线速度v。探究二：你还有其他办法测量出地球的质量吗？需要测量那些物理量呢？思考：根据所学的知识你能解释为什么可以不考虑地球自转的影响呢？结论：向心力远小于重力，万有引力大小近似等于重力。因此一般粗略计算中不考虑（或忽略）地球自转的影响。RMθωrmmgF向F引试求

3、：质量为1kg的物体静止在赤道上时的向心加速度。（已知地球半径R=6.×106m)答案：a=0.034m/s2点评：重力加速度g的变化1）重力是万有引力的分力万有引力自转向心力重力3）重力加速度g的大小在地表球面时离地面h高处在赤道时重力最小、两极时最大且等于万有引力。2）重力加速度g的变化随纬度增大而增大，随高度增大而减小RMθωrmmgF向F引【例一】已知引力常量G、地球绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径为r，地球绕太阳运行的周期T，仅利用这三个数据，可以估算出的物理量有()A.地球的质量B.太阳的质量C.太阳的半径D.地球绕太阳的运行速率BD【练习】已

4、知下列哪组数据，可以计算出地球的质量M()A、地球绕太阳运行的周期T地及地球距离太阳中心的距离R地日B、月球绕地球运行的周期T月及月球离地球中心的距离R月地C、人造地球卫星在地面附近绕行时的速度v和运行周期T卫D、若不考虑地球的自转，已知地球的半径及重力加速度BCD探究三：如何计算地球的密度？二、天体密度的计算若已知半径为R的球体体积的计算式为则地球的平均密度表达式为。【例二】一艘宇宙飞船飞到月球的表面附近，绕月球做近表面匀速圆周运动。若宇航员用一只机械表测得绕得一周所用时间为T，则月球的平均密度是多大？【例一】天文观察得地球线速度为v，离太阳距离r，则

5、可知太阳质量为；若从太阳发出的光射到地面需要约8分20秒，试估算太阳质量。【例二】一艘宇宙飞船飞到月球的表面附近，绕月球做近表面匀速圆周运动。若宇航员用一只机械表测得绕得一周所用时间为T，则月球的平均密度是多大？【例一】天文观察得某行星线速度为v，离太阳距离r，则可知太阳质量为；若从太阳发出的光射到地面需要约8分20秒，试估算太阳质量。【例三】（04高考第23题，16分）在“勇气号”火星探测器着陆的最后阶段，着陆器降落到火星表面上，再经过多次弹跳才停下来。假设着陆器第一次落到火星表面弹起后，到达最高点时高度为h，速度方向是水平的，速度大小为v0，求它第二

6、次落到火星表面时速度的大小，计算时不计火星大气阻力。已知火星的一个卫星的圆轨道的半径为r，周期为T。火星可视为半径为r0的均匀球体。hV请阅读课本“发现未知天体”，回答以下问题：三、发现未知天体冥王星海王星问题2：人们用类似的方法又发现了哪颗行星？问题1：笔尖下发现的行星是哪一颗行星？诺贝尔物理学奖获得者，物理学家冯·劳厄说：“没有任何东西像牛顿引力理论对行星轨道的计算那样，如此有力地树立起人们对年轻的物理学的尊敬。从此以后，这门自然科学成了巨大的精神王国……”当时有两个青年--英国的亚当斯(Adams）和法国的勒威耶（LeVerrier）在互不知晓的情

7、况下分别进行了整整两年的工作。1845年亚当斯先算出结果，但格林尼治天文台却把他的论文束之高阁。1846年9月18日，勒威耶把结果寄到了柏林，却受到了重视。柏林天文台的伽勒（J.G.Galle）于第二天晚上就进行了搜索，并且在离勒威耶预报位置不远的地方发现了这颗新行星。海王星的发现使哥白尼学说和牛顿力学得到了最好的证明。科学史上的一段佳话小结本课：（当卫星在天体表面做近地飞行呢？）（1）某星体m围绕中心天体M做圆周运动的周期为T，半径为r（3）中心天体密度（2）已知中心天体的半径R和表面gGM=gR2黄金代换式万有引力定律的应用测天体的质量、密度行星、卫

8、星的运动宇宙速度同步卫星思路一：天体表面重力近似等于万有引力思路二：天体运动中，